[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的微网微源控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及一种基于虚拟同步发电机的微网微源控制方法。

背景技术

随着全球范围内的能源危机和气候问题日益突出，可同时集成多种清洁能源的分布式发电技术和微电网技术得到了越来越多的关注[1-3]。然而，分布式发电系统和微电网内含有大量的并网逆变器，给配电网和微电网的安全稳定运行带来了巨大的挑战[4-5]。尤其是常规并网逆变器响应速度快、几乎没有转动惯量、难以参与电网调节，无法为含分布式电源的主动配电网提供必要的电压和频率支撑[6-7]，更无法为稳定性相对较差的微电网提供必要的阻尼作用[8-9]。

借鉴传统电力系统的运行经验，若使得并网逆变器具有同步发电机的外特性，必然能提高含并网逆变器的分布式发电系统和微电网的运行性能，并能方便地将一些传统电网的运行控制策略移植到微电网中[10-11]。基于该思想，有学者提出：在并网逆变器的功率外环中引入类似于同步发电机的电压和频率调差特性，并给出了一些并网逆变器的下垂控制策略。文献[12-17]提出了并网逆变器在离网运行模式下的下垂控制策略，在并网逆变器的有功和无功功率指令中引入了微电网电压和频率的偏差反馈，使得并网逆变器在离网运行模式下能根据微电网的频率和电压偏差以及自身的额定容量分享网内的负荷功率。文献[18-19]给出了并网逆变器在联网模式下的下垂控制策略，使得并网逆变器能根据微电网或配电网的电压频率异常事件做出响应，在故障时能有效地为电网提供必要的有功和无功支撑。然而，基于下垂控制的一些方法只是针对同步发电机下垂外特性来做适当的近似，还不足以模拟同步发电机的真实运行特性。文献Zhong Q C,Weiss G.Synchronverters:Inverters That Mimic Synchronous Generators[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2011,58(4):1259-1267.借鉴同步发电机的机械方程和电磁方程来控制并网逆变器，使得并网逆变器在机理上和外特性上均能与同步发电机相媲美，该类控制策略称为“虚拟同步发电机”技术，其特别适用于储能装置与配电网之间的连接，有望在未来主动配电网和微电网中发挥重要作用。要使虚拟同步发电机能适应微电网应用，还需进一步的研究虚拟同步发电机有功、无功功率的跟踪控制，以及并网、离网两种运行模式之间的无缝切换策略等[23-27]。

参考文献

[1]Lasseter R H.Microgrids and distributed generation[J].Journal of Energy Engineering,2007,133(3):144-149.

[2]王成山，李鹏.分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战[J].电力系统自动化,2010,34(2):10-14.

[3]Lidula N W A,Rajapakse A D.Microgrids research:A review of experimental microgrids and test systems[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2011,15(1):186-202.

[4]Enslin J H R,Heskes P J M.Harmonic interaction between a large number of distributed power inverters and the distribution network[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2004,19(6):1586-1593.

[5]He J,Li Y W,Bosnjak D,et al.Investigation and active damping of multiple resonances in a parallel-inverter-based microgrid[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2013,28(1):234-246.

[6]尤毅,刘东,于文鹏,等.主动配电网技术及其进展[J].电力系统自动化,2012,36(18):10-16.